[发明专利]激光共聚焦显微成像系统和方法

说明书

本发明提出了一种激光共聚焦显微成像系统和一种激光共聚焦显微方法，激光共聚焦显微成像包括激光共聚焦扫描装置、显微物镜、荧光探测装置和控制装置，激光共聚焦扫描装置用于产生激光源，其具有基于MEMS驱动的扫描镜，显微物镜用于接收激光共聚焦扫描装置的出射光并引导该出射光照射到待测样品上，激发待测样品产生荧光信号；荧光探测装置用于将荧光信号转化为电信号并成像。扫描镜通过微机电系统实现出射光偏转角的调整，相较于传统的机械式扫描镜，MEMS扫描镜具有尺寸小、成本低、扫描频率高、响应速度快和功耗低等优点，可大幅提高扫描速度。解决了机械式光学扫描方式中振镜组旋转速度较慢，难以实现两维扫描的问题。

技术领域

本发明涉及显微镜技术领域，尤其涉及一种激光共聚焦显微成像系统。本发明还涉及一种激光共聚焦显微成像方法。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

当今生命科学中的显微成像研究大约80％仍然使用光学显微镜，可以说生命科学的进步伴随着光学显微镜的发展。随着免疫荧光技术在生物学领域发挥着日益重要的作用，对于显微镜分辨率的需求也日益增加。传统的宽场照明荧光显微镜使用宽场光源，由于非焦面杂散光的存在，使得细微结构成像不够清晰。为排除非焦面杂散光对成像效果的干扰，进一步提高成像分辨率，激光聚焦显微成像技术应运而生。激光共聚焦显微镜利用激光束通过针孔形成点光源，在荧光标记标本的焦平面上逐点扫描，各采集点的光信号通过探测针孔到达光电倍增管，再经信号处理，在计算机上重构图像。

激光共聚焦显微成像技术依赖于扫描技术。最初激光共聚焦技术中使用的扫描技术是通过样品台的平行移动实现逐点扫描。该技术不改变照明光束入射的倾角，成像质量较好。但由于其扫描速度较慢，在激光共聚焦显微成像技术中已应用较少。目前激光共聚焦显微成像技术中应用较多的是光束扫描技术。光束扫描技术是指对激光光束方向精确控制以及定位的技术。传统的光束扫描一般采用机械式，如：复杂万向节、旋转平面反射镜、三棱镜等。该方式具有扫描效率高、视场广等优点。然而受限其体积和质量，该方式的定位精度差、扫描速度慢。目前在激光共聚焦显微成像领域应用较多的依然是机械式光束扫描技术，即通过振镜组的机械驱动式旋转，使得照明光束和扫描光斑的运动轨迹覆盖整个视野区域，但是在机械式光学扫描方式中振镜组旋转速度较慢，而且难以实现两维扫描，并且结构复杂，体积较大。

发明内容

本发明的目的是至少解决激光共聚焦显微成像系统扫描效率低、精度差并且结构复杂的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种激光共聚焦显微成像系统，所述激光共聚焦显微成像包括：

激光共聚焦扫描装置，包括激光器、扫描镜和透镜组件，所述扫描镜包括扫描镜本体和微机电单元，所述扫描镜本体设置在所述激光器的出射光路上，所述微机电单元用于驱动所述扫描镜本体二维转动以改变所述扫描镜本体的出射光偏转角，所述透镜组件设置在所述扫描镜本体的出射光路上，所述透镜组件用于接收所述扫描镜的出射光并调制成平行光束照射到显微物镜的后口上；

显微物镜，用于接收所述平行光束并汇聚成光斑照射到待测样品上，激发待测样品产生荧光信号；

荧光探测装置，用于获取所述荧光信号，并将所述荧光信号转化为电信号并成像；

控制装置，分别与所述激光共聚焦扫描装置和所述荧光探测装置电连接。

根据本发明的激光共聚焦显微成像系统基于MEMS(微机电系统)，激光共聚焦显微成像系统的扫描镜通过微机电系统实现出射光偏转角的调整，相较于传统的机械式扫描镜，MEMS扫描镜具有尺寸小、成本低、扫描频率高、响应速度快和功耗低等优点，可大幅提高扫描速度。解决了机械式光学扫描方式中振镜组旋转速度较慢的问题，难以实现两维扫描的问题，加快了图像扫描速度。

另外，根据本发明的激光共聚焦显微成像系统，还可具有如下附加的技术特征：